几种外源物质对内生根瘤菌侵染苜蓿芽苗并在植株体内运移的影响

内生根瘤菌普遍存在于豆科植物的种子及植株体内,但其在苜蓿体内的运移通道、运移规律及运移的影响因素尚不明确。本研究用菌液中分别混合3-吲哚乙酸、LaCl₃和其他根瘤菌的胞外聚合物(EPS)(过滤除去活菌菌体)对‘甘农5号’紫花苜蓿(Medicago sativa ‘Gan Nong 5’)芽苗浸根处理,比较青色荧光蛋白(CFP, cyan fluorescent protein)标记根瘤菌在芽苗体内的运移动态及数量分布,探明内源根瘤菌(分离自宿主植株根瘤)与外源根瘤菌(购自中科院菌种保存中心)在宿主体内的运移差异。结果表明:胞外聚合物使Rhizobium meliloti.GNf (内源标记菌)在芽苗根和茎内的数量为对照(未添加外源物质的菌液处理)的11.43和1.71倍。50 mg·L^-1的LaCl₃使根内R.meliloti GNf和S.meliloti 12531f(外源标记菌)的菌体增加656.83%和303.19%,且使S.12531f在茎内的菌体仅为对照的3.64%。IAA处理使芽苗根内R.GNf和S.12531菌体增加18.34和12.11倍,使茎中S.12531增加163.09%,但R.GNf降低为对照的75.45%。IAA处理能降低芽苗子叶内R.GNf数量至对照的4.13%,表明三种外源物均能增加标记菌在芽苗根系中的数量。无外源物时,标记菌在芽苗各部位的数量差异表明,根瘤菌由根系向茎和子叶的运移通道存在仅允许内源菌通过的选择性屏障。     

NH4+-N对紫花苜蓿输导组织解剖结构的影响

以甘农3号紫花苜蓿(Medicago sativa 'Gannong No.3')为材料,采用石蜡切片技术和光学显微技术,比较研究了5个NH₄⁺-N水平(0,105,210,315,420 mg·L^-1)对紫花苜蓿根、茎和叶输导组织解剖结构的影响。结果表明:随着氮浓度的增加,贯通于根、茎、叶3个器官的维管组织先增大后减小,在NH₄⁺-N浓度为210 mg·L^-1时,维管束面积最大,木质部区域宽,韧皮部发达,导管数目多,其输导能力最强。此外,各营养器官的其他组织也发生了相应的改变,在0~210 mg·L^-1随着氮浓度的增加,根皮层增厚,薄壁细胞体积减小;髓腔呈片状的髓组织,面积增大;叶主脉突起程度增大,表皮由长圆形排列更为紧密的单层细胞组成,在210 mg·L^-1时处于最优状态,再提高浓度效果反而降低。     

不同管理措施对高寒草甸土壤微生物量的影响研究

采用氯仿熏蒸浸提法对玛曲高寒草甸4种管理措施(不围栏、围栏、围栏+施肥、围栏+补播)土壤微生物量碳(SMBC)、氮(SMBN)和磷(SMBP)连续4年(2011-2014年)变化动态进行研究,结果表明,1)同一年份,不同管理措施,相同空间层次,土壤微生物量表现为:围栏+补播>围栏+施肥>围栏>不围栏(0~20 cm)和围栏+施肥>围栏+补播>围栏>不围栏(20~40 cm);同一年份,相同管理措施,不同空间层次(0~20 cm,20~40 cm),土壤微生物量表现为0~20 cm>20~40 cm, 一般前者为后者的1.22~3.39倍。2)不同年份,相同管理措施,相同空间层次(0~20 cm,20~40 cm),除不围栏(0~20 cm)SMBC外,土壤微生物量年际变化表现为2011至2012年上升至最大值,之后下降;不同年份,相同管理措施,不同空间层次(0~20 cm,20~40 cm),0~20 cm土壤微生物量年际变化幅度大于20~40 cm。土壤微生物量与气温呈负相关关系,土壤微生物量与降水量呈显著正相关关系。运用综合指数法计算出不同管理措施下土壤质量综合指数,其值排序为:围栏+补播>围栏+施肥>围栏>不围栏。围栏+补播对土壤的改善效果明显优于其他3种措施,是玛曲高寒草甸生态恢复的重要途径。     

硼对根瘤菌在紫花苜蓿体内运移和定殖及对幼苗生长的影响

通过向青色荧光蛋白(CFP)标记的两种根瘤菌菌液Ensifer meliloti LZgn5f (gn5f) 和Ensifer meliloti 12531f (12531f)内添加不同浓度硼并接种于苜蓿幼苗根部,研究硼对荧光标记根瘤菌在甘农5号紫花苜蓿幼苗体内运移和定殖的动态变化及接种对苜蓿幼苗生长的影响。结果表明,添加1 mg/L硼较利于12531f生长, 100 mg/L硼较利于gn5f生长。添加适宜浓度硼对苜蓿幼苗体内荧光标记根瘤菌运移和定殖具有促进作用,两种荧光标记根瘤菌在根部定殖数量较多,其中添加100 mg/L硼15 d时根部12531f数量最高,达2184.99 cfu/g,添加0.5 mg/L硼60 d时gn5f数量最高,达58307.11 cfu/g;同时可向地上运移,主要运移并定殖于下部茎叶内,1 mg/L硼利于12531f在下部茎叶内定殖,100 mg/L硼利于gn5f在下部茎内定殖。对照各部位未检测到两种荧光标记根瘤菌。添加硼处理的单株结瘤数、单株根瘤重、单株叶片数、株高、根长、地上鲜重、地上干重、根鲜重和根干重均高出对照和单独接菌处理,1 mg/L硼+12531f处理高出对照和单独接菌处理,范围在21.31%~909.28%之间;100 mg/L硼+gn5f处理高出对照和单独接菌处理,范围在15.07%~1424.24%之间;虽然单独接种12531f抑制了叶绿素的形成,但添加1 mg/L硼后其含量则升高,分别显著高出对照和单独接菌处理18.31%和36.86%(P<0.05),而接种gn5f则促进了叶绿素的合成,添加100 mg/L硼后含量分别显著高出对照和单独接种处理24.41%和12.92%(P<0.05)。因此,1 mg/L硼与12531f混合接种,100 mg/L硼与gn5f混合接种对根瘤菌在苜蓿幼苗体内运移和定殖及对幼苗的生长具有促进作用,为苜蓿种植提供了依据。     

外源氮素形态对紫花苜蓿不同生育期根系特性的影响

在完全营养液的条件下,采用砂培法,研究了3种外源氮素形态配比(NO₃^--N,NH₄⁺-N以及N O₃^--N∶N H₄⁺-N为 1∶1)和3个氮素水平(0,105,210 mg/L)对“甘农3号”紫花苜蓿整个生育期根系特性的影响。结果表明,不同形态氮素处理下紫花苜蓿的根系生物量、根表面积、根体积、根系活力、根瘤数、根瘤重和固氮酶活性均显著高于CK,N O₃^- -N和NH₄⁺ -N混合培养下效果最好,NH₄⁺-N培养下次之,N O₃^- -N培养下最低,但对根系平均直径的影响并不大。随着氮素水平的增加,各形态配比下紫花苜蓿的根系生物量、根表面积、根体积、根系活力、根瘤数、根瘤重和固氮酶活性均呈增加的变化趋势,各指标在O₃^- -N+NH₄⁺ -N的浓度为210 mg/L时,达到最大值。整个生育期,各处理下紫花苜蓿的根系生物量、根表面积、根系活力、根瘤数、根瘤重和固氮酶活性均在苗期、现蕾期、盛花期差异比较明显,结荚期和鼓粒期差异不显著,各指标之间均有不同程度的相关性。     

环境胁迫下γ-氨基丁酸对植物生长调控的研究进展

植物的种子萌发和生长发育受到多种环境因素的制约。不良环境会造成种子萌发延迟,出苗不齐,幼苗素质减弱等,并可能引发植物的胁迫反应。γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA)是一种近年来广泛应用于调节植物应激适应的信号物质。本研究通过阐述GABA在植物体中的作用,分析环境胁迫下GABA产生的生理机制,对环境胁迫下GABA如何调控植物种子萌发、幼苗形态发育、植物抗氧化作用、光合作用、氮代谢过程以及内源GABA代谢和多胺代谢过程进行总结。最后,针对GABA在调节植物抗逆性方面还未解决的问题进行讨论,对GABA的应用前景进行展望,以期为与GABA相关的研究和此物质的实际应用提供理论参考。     

祁连山区轮作对燕麦土壤酶活性及微生物数量的影响

【目的】通过燕麦与油菜、箭筈豌豆、青稞、大麦等作物轮作,研究该种植模式对土壤酶活性和土壤微生物数量的影响。【方法】在山丹马场连续 3 年种植燕麦的地块上,设 6 个处理,分别种植箭筈豌豆、燕麦+箭筈豌豆、油菜、青稞、大麦、燕麦,研究不同处理下土壤酶活性及微生物数量的变化情况。 【结果】土壤酶活性随土层加深而逐渐下降,轮作较连作显著提高了土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性;燕麦与豆科轮作的土壤酶活性明显高于它与禾本科轮作,其中以燕麦-箭筈豌豆轮作效果最显著,开花期 0~20 cm 土层土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性较连作分别增加了 55. 92%、 20. 36% 和 51. 47%。轮作也显著增加了土壤微生物数量,其中燕麦→箭筈豌豆处理下增幅最大,0~ 10、10~20 和 20~30cm 土层土壤细菌数量较连作分别增加了 23. 34%、16. 51% 和 38. 92%（P＜0. 05）; 真菌数量分别增加了 110%、135. 29% 和 150%;放线菌数量分别增加 112. 65%、107. 41% 和 175. 38%。【结论】燕麦与豆科轮作对土壤酶活性和微生物数量的提高幅度显著大于它与禾本科轮作。 在祁连山区燕麦生产中,燕麦与箭筈豌豆轮作有望修复连作障碍,改善土壤环境。     

干旱胁迫对红豆草幼苗生长及根际土壤细菌群落的影响

【目的】为旱地红豆草丰产、高效、优质栽培提供理论依据和技术指导。【方法】以红豆草 （Onobrychis viciaefolia）新品系 P1、P2、P3 和甘肃红豆草（O. viciaefolia cv. Gansu）、蒙农红豆草（O. vi- ciaefolia cv. Mengnong）为试验材料,采用营养液沙培法,以-0. 8 MPa PEG-6000 模拟干旱胁迫,研究不同干旱胁迫时间（0、3、6、9 d）对红豆草幼苗生长及根际土壤细菌群落结构的影响。【结果】随干旱胁迫时间延长,红豆草株高和根平均直径呈增大趋势;叶面积显著减小（P＜0. 05）;地上干重、根尖数、根长、根表面积、根体积均显著增加（P＜0. 05）;地下干重、根冠比、根系活力先增大后减小（P＜0. 05）,并在胁迫 3 d 时达到最大。在整个胁迫期间,新品系 P1 的根尖数、根直径、地上干重、地下干重均值高于其他材料。Chao1、ACE、Simpson 和 Shannon-wiener 指数先降低后增加（P＜0. 05）,在 0 d 时最大,前二者在 6 d 时最小,而后二者在 3 d 时最小。根际土壤细菌群落以变形菌门、厚壁菌门、疣微菌门、拟杆菌门和放线菌门为主,干旱胁迫时间显著增加了变形菌门的相对丰度（P＜0. 05）,显著降低了厚壁菌门、 放线菌门和疣微菌门的相对丰度（P＜0. 05）,但蓝藻菌门和拟杆菌门的相对丰度先降低后增加（P＜ 0. 05）。【结论】干旱胁迫对红豆草幼苗生长及根际土壤细菌群落组成有显著影响。     

不同类型除草剂的田间防效及其对裸燕麦带壳率和产量的影响

为了筛选燕麦田安全高效的除草剂种类及其剂量,在甘肃中部地区开展了田间试验,选取72% 2,4-D丁酯、20%氯氟吡氧乙酸、48%麦草畏、50%草除灵、50%二氯喹啉酸、40%二甲·溴苯腈(2甲4氯钠含量20%、溴苯腈含量20%)、55%苯·唑·2甲钠(苯磺隆含量2.6%、2甲4氯钠含量50%、唑草酮含量2.4%)7种激素型除草剂和1种非激素型除草剂75%苯磺隆,每种除草剂设低、中、高3个浓度,研究不同处理对裸燕麦田杂草的控制及对裸燕麦带壳率和产量的影响。结果表明,72% 2,4-D丁酯药害严重,导致裸燕麦带壳率显著增加,不宜在裸燕麦田施用。除草剂对杂草的防效随浓度的增加而提高,燕麦种子产量也随除草剂及其浓度的增加而变化。结合安全性、杂草防效和种子产量,以40%二甲·溴苯腈1350 mL/hm²、55%苯·唑·2甲钠750 g/hm²在裸燕麦田的综合效应最佳,不仅防效高,而且持效期长;燕麦种子产量较对照分别增加21.26%和18.41%。     

磷水平和接根瘤菌对紫花苜蓿根系形态特征和根瘤固氮特性的影响

以‘甘农3号’紫花苜蓿(Medicago sativa ‘Gannong No.3’)为材料,采用营养液沙培法,研究了磷及根瘤菌对紫花苜蓿根系形态和根瘤固氮酶活性的影响,结果表明:接种根瘤菌或在一定范围内(0~2000 μmol·L^-1)提高磷水平,均可显著增加紫花苜蓿的根长、根表面积、根平均直径、根体积和根系活力,并使其根瘤数增多,根瘤重增大,固氮酶活性显著增强,植株全氮含量增加;与不接菌相比,接菌提高了紫花苜蓿对磷的需求;本试验条件下紫花苜蓿所需磷素最佳范围为1000~1500 μmol·L^-1。